(57)【要約】【課題】液晶パネルに表示される映像における色むらを抑制する。【解決手段】導光板１２２の吸収スペクトル外の光の透過率が端面１２２ａから遠ざかるに従って低下するように、導光板１２２の上面１２２ｂに形成された拡散シート１２４を着色することによって、液晶パネル１１０に照射される光における色度差を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源から入射した光を上面より放射する導光板と、該導光板の上面から放射された光を透過したり遮断したりする液晶パネルと、該導光板と該液晶パネルとの間に設けられた光学シートとを備えた液晶表示装置において、
上記光学シートは、上記導光板の吸収スペクトル外の光の透過率が上記光源から遠ざかるに従って低下するように着色されている、ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
上記光学シートは、上記導光板の吸収スペクトル内の光を選択的に透過するように着色されている、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
上記光学シートは、上記導光板の上面から放射された光を拡散する拡散シートである、ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
光源と、該光源から入射した光を上面より放射する導光板と、該導光板の該上面と対向するように設けられた光学シートとを備えたバックライトにおいて、
上記光学シートは、上記導光板の吸収スペクトル外の光の透過率が上記光源から遠ざかるに従って低下するように着色されている、ことを特徴とするバックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から入射した光を上面より放射する導光板を備えたバックライト、及び、そのようなバックライトを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）に比べて薄く軽量であり、また、駆動電圧が低く消費電力が小さいという利点がある。このため、テレビ（テレビジョン受像機）、ノート型ＰＣ（Personal Computer）、デスクトップ型ＰＣ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯電話など各種の機器に広く用いられている。特に、液晶シャッターとして機能する液晶パネルと、面光源として機能するバックライトとを備えた透過型液晶表示装置が主に用いられている。
【０００３】
液晶表示装置に用いられるバックライトは、光源と、該光源と対向する端面から入射した光を上面より放射する導光板とを備えている。導光板の上面から放射された光の伝播方向を均等化するために、導光板の上面には、通常、拡散シートが形成される。このようなバックライトを、導光板の上面と液晶パネルの裏面（観測者側の面と反対側の面）とが対向するように配置することによって、液晶パネル全体を裏面から略均等に照射することができる。
【０００４】
特許文献１には、液晶パネルにおけるカラーフィルタの光学特性に応じた調光フィルムを、バックライトにおける導光板上に形成することによって、色再現性を低下させることなく液晶表示装置の明るさを改善する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１３３２０８号公報（公開日：２００４年  ４月３０日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の液晶表示装置においては、バックライトが備えている導光板が特定の波長を有する光を吸収することに起因して、液晶パネルに表示される映像に色むらが生じるという問題があった。
【０００６】
従来の液晶表示装置において、バックライトが備えている導光板が特定の波長を有する光を吸収することに起因して、液晶パネルに表示される映像に色むらが生じる理由は以下のとおりである。
【０００７】
すなわち、導光板内に入射した光は、導光板の上面および下面での反射を繰り返しながら導光板内を伝播した後、上面より導光板外に放射される。この際、導光板内に入射した光のうち、導光板の吸収スペクトルに属する光の強度が、導光板内を伝播する過程で低下する。このため、導光板外に放射される光、すなわち、液晶パネルに照射される光は、導光板の吸収スペクトル内の強度が低下した光となる。
【０００８】
また、光源から遠い領域から放射される光は、光源に近い領域から放射される光と比べて、導光板内に入射してから導光板外に放射されるまでの平均光路長が長い。このため、光源から遠いところから放射された光は、光源に近いところから放射された光と比べて、導光板の吸収スペクトル内の強度が低下する度合いが大きい。すなわち、光源から遠いところから放射された光と、光源に近いところから放射された光との間に色度差が生じる。これにより、液晶パネルに表示される映像に色むらが生じる。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、液晶パネルに表示される映像における色むらを抑制した液晶表示装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、光源と、該光源から入射した光を上面より放射する導光板と、該導光板の上面から放射された光を透過したり遮断したりする液晶パネルと、該導光板と該液晶パネルとの間に設けられた光学シートとを備えた液晶表示装置において、上記光学シートは、上記導光板の吸収スペクトル外の光の透過率が上記光源から遠ざかるに従って低下するように着色されている、ことを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、液晶パネルに照射される光における色度差を抑制するという効果を奏する。すなわち、液晶パネルに表示された映像における色むらを抑制するという効果を奏する。
【００１２】
上記の構成によって液晶パネルに照射される光における色度差を抑制できる理由は以下のとおりである。
【００１３】
すなわち、上記のように光学シートが着色されているため、光学シートを透過した光のうち、導光板の吸収スペクトル外の光の強度が、光源から遠ざかるに従って低下する。このため、光学シートを透過した光のうち、導光板の吸収スペクトル外の光の強度が、導光板の吸収スペクトル内の光の強度と同様に低下する。したがって、光学シートを透過した光における色度差は、光学シートが無着色の場合よりも小さくなる。すなわち、液晶パネルに照射される光における色度差は、光学シートが無着色の場合よりも小さくなる。
【００１４】
なお、本発明に係る液晶表示装置において、上記光学シートは、上記導光板の吸収スペクトル内の光を選択的に透過するように着色されている、ことが好ましい。また、本発明に係る液晶表示装置において、上記光学シートは、上記導光板の上面から放射された光を拡散する拡散シートである、ことが好ましい。
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明に係るバックライト装置は、光源と、該光源から入射した光を上面より放射する導光板と、該導光板の該上面と対向するように設けられた光学シートとを備えたバックライトにおいて、上記光学シートが、上記導光板の吸収スペクトル外の光の透過率が上記光源から遠ざかるに従って低下するように着色されている、ことを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によれば、当該バックライトが放射する光における色度差を抑制するという効果を奏する。したがって、当該バックライトを備えた液晶表示装置において、液晶パネルに表示された映像における色むらを抑制するという効果を奏する。
【００１７】
なお、本発明において、上記光学シートは、上記導光板の吸収スペクトル外の光の透過率が上記光源から遠ざかるに従って低下するように着色されていればよく、連続的に低下するように着色されているか、段階的に低下するように着色されているかを問わない。すなわち、透過率を段階的に低下させる場合のように、透過率が一定になる部分を含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、導光板の上面に形成された光学シートを、当該導光板の吸収スペクトル外の光の透過率が上記端面から遠ざかるに従って低下するように着色しているので、当該導光板が放射する光における色度差を抑制することができる。このため、当該導光板を備えたバックライトにおいて、当該バックライトが放射する光における色度差を抑制することができる。また、当該バックライトを備えた液晶表示装置において、液晶パネルに表示された映像における色むらを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係る液晶表示装置の一実施形態について、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置１００の断面図である。液晶表示装置１００は、概略的に言えば、液晶シャッターとして機能する液晶パネル１１０と、面光源として機能するバックライト１２０とを備えた透過型の液晶表示装置である。
【００２１】
まず、液晶表示装置１００が備えている液晶パネル１１０について、図１を参照して説明する。
【００２２】
液晶パネル１１０は、基板１１１と、基板１１２と、液晶層１１３とを備えている。基板１１１、及び、基板１１２の液晶層１１３に対向する面と反対側の面には、それぞれ、偏光板１１４、及び、偏光板１１５が形成されている。液晶層１１３は、基板１１１と基板１１２との間に挟持されており、これらの基板間に電圧を印加することよって、液晶層１１３内の液晶分子の配向方向を画素毎に制御することができる。これにより、バックライト１２０から発せられた光を透過するか遮断するかを画素毎に制御することができる。
【００２３】
なお、液晶パネル１１０は、バックライト１２０から発せられた光を透過するか遮断するかを画素毎に制御可能なものであればよく、ツイストネマティック型（ＴＮ型）、スーパーツイストネマティック型（ＳＴＮ型）、トリプルＳＴＮ型（ＴＳＴＮ型）、フィルムＳＴＮ型（ＦＳＴＮ型）の何れであってもよい。また、パッシブマトリクス型でもよいし、アクディブマトリクス型でもよい。
【００２４】
次に、液晶表示装置１００が備えているバックライト１２０について、再び図１を参照して説明する。
【００２５】
バックライト１２０は、光源１２１と、導光板１２２と、反射シート１２３と、拡散シート１２４と、レンズシート１２５と、レンズシート１２６とを備えており、導光板１２２の板面と液晶パネル１１０の板面とが平行になるように配置されている。
【００２６】
光源１２１は、導光板１２２の端面１２２ａと対向するように配置されており、光源１２１から発せられた光は、端面１２２ａから導光板１２２内に入射する。なお、光源１２１としては、導光板１２２の端面１２２ａの長手方向に沿って配列された点状光源を用いてもよいし、導光板１２２の端面１２２ａの長手方向に沿って伸びる線状光源を用いてもよいが、本実施形態においては、導光板１２２の端面１２２ａの長手方向に沿って配列された３つのＬＥＤ（発光ダイオード）を光源１２１として用いている（図３参照）。
【００２７】
端面１２２ａから導光板１２２内に入射した光のうち、端面１２２ａと直交する上面１２２ｂへの入射角が臨界角を上回る光は、上面１２２ｂで（全）反射する。また、端面１２２ａから導光板１２２内に入射した光のうち、端面１２２ａと直交する下面１２２ｃへの入射角が臨界角を上回る光は、下面１２２ｃで（全）反射する。すなわち、端面１２２ａから導光板１２２に入射した光は、導光板１２２の上面１２２ｂおよび下面１２２ｃでの反射を繰り返しながら導光板１２２内を伝播する。そして、導光板１２２内を伝播する光のうち、上面１２２ｂへの入射角が臨界角を下回った光が、上面１２２ｂより導光板１２２外に放射される。なお、導光板１２２としては、１より大きい屈折率を有する任意の透明材料からなる板状部材を用いることができるが、本実施形態においては、ＰＣ（ポリカーボネート）からなる板材を導光板１２２として用いている。
【００２８】
導光板１２２の下面１２２ｃには反射シート１２３が形成されており、下面１２２ｃより導光板１２２外に放射された光は導光板１２２内に再入射する。このため、導光板１２２内を伝播する光の略全てが上面１２２ｂより放射される。また、導光板１２２の上面１２２ｂには拡散シート１２４が形成されており、上面１２２ｂより導光板１２２外に放射された光は全方位に略均等に伝播する。このため、上面１２２ｂより導光板１２２外に放射された光を液晶パネル１１０の裏面全体に略均等に照射することができる。
【００２９】
なお、本実施形態においては、拡散シート１２４の他に、２枚のレンズシート１２５，１２６を導光板１２２の上面１２２ｂに形成することによって、上面１２２ｂより導光板１２２外に放射された光の利用効率を高めている。ただし、レンズシート１２５，１２６は、本発明の実施に必須の構成ではなく、省略しても構わない。また、レンズシート１２６と液晶パネル１１０との間に更に拡散シートを追加してもよい。
【００３０】
また、本実施形態においては、上面１２２ｂおよび下面１２２ｃの何れもが端面１２２ａに直交する平板型の導光板１２２を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、平板型の導光板１２２の代わりに、くさび型の導光板１２２’を用いてもよい。くさび型の導光板１２２’とは、図２に示したように、下面１２２ｃと端面１２２ａとの成す角が９０度未満になるよう下面１２２ｃを傾斜させた導光板である。くさび型の導光板１２２’を用いることによって、端面１２２ａから入射した光を効率良く上面１２２ｂに導くことができる。
【００３１】
なお、平板型の導光板１２２においても、下面１２２ｃに凹凸パターンを形成することによって、くさび型の導光板１２２’と同様、端面１２２ａから入射した光を効率良く上面１２２ｂに導くことができる。また、平板型の導光板１２２は、くさび型の導光板１２２’に比べて薄型化が容易である。このため、現在では、平板型の導光板１２２が主流になっている。
【００３２】
次に、上面１２２ｂより導光板１２２外に放射される光の特性について、再び図１を参照して説明する。
【００３３】
上述したとおり、端面１２２ａから導光板１２２内に入射した光は、導光板１２２の上面１２２ｂおよび下面１２２ｃでの反射を繰り返しながら導光板１２２内を伝播した後、上面１２２ｂより導光板１２２外に放射される。この際、端面１２２ａから導光板１２２内に入射した光のうち導光板１２２の吸収スペクトルに属する光の強度が、導光板１２２内を伝播する過程で低下する。このため、上面１２２ｂより導光板１２２外に放射される光、すなわち、液晶パネル１１０に照射される光は、導光板１２２の吸収スペクトル内の強度が低下した光となる。本実施形態においては、導光板１２２として４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長を有する光を吸収するＰＣからなる板材を用いているので、上面１２２ｂより導光板１２２外に放射された光は黄色を帯びる。
【００３４】
また、端面１２２ａから遠い領域から放射される光は、端面１２２ａに近い領域から放射される光と比べて、導光板１２２内に入射してから導光板１２２外に放射されるまでの平均光路長が長い。このため、端面１２２ａから遠いところから放射された光は、端面１２２ａに近いところから放射された光と比べて、導光板１２２の吸収スペクトル内の強度が低下する度合いが大きい。すなわち、端面１２２ａから遠いところから放射された光と端面１２２ａに近いところから放射された光との間に色度差が生じる。本実施形態においては、導光板１２２としてＰＣからなる板材を用いているので、端面１２２ａから遠いところから放射される光は、端面１２２ａに近いところから放射される光と比べて、より黄色がかった光になる。
【００３５】
そこで、液晶表示装置１００においては、拡散シート１２４を以下に説明するように着色することによって、導光板１２２の上面１２２ｂから放射された光における色度差があっても、表示パネル１１０に表示される映像における色むらが生じないようにしている。
【００３６】
なお、本実施形態においては、拡散シート１２４を着色しているが、導光板１２２の上面１２２ｂに形成された光学シートであれば、どの光学シートを着色してもよい。例えば、レンズシート１２５，１２６の何れかを着色してもよい。
【００３７】
以下、本発明の特徴となる拡散シート１２４の着色形態について、図３を参照して説明する。
【００３８】
図３は、液晶表示装置１００が備えているバックライト１２０の上面図である。図３においては、拡散シート１２４の着色形態を明らかにするために、レンズシート１２５，１２６を取り除いた状態のバックライト１２０を示している。
【００３９】
拡散シート１２４は、図３に示したように、導光板１２２の吸収スペクトル内の光を選択的に透過するように、かつ、導光板１２２の吸収スペクトル外の光の透過率が光源１２１から遠ざかるに従って低くなるように着色されている。上述したように、導光板１２２としてＰＣからなる板材を用いた場合には、４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長を有する光を選択的に透過するとともに、４３０ｎｍ以下の波長を有する光、及び、４８０ｎｍ以上の波長を有する光の透過率が光源１２１から遠ざかるに従って低くなるように着色する。
【００４０】
これにより、拡散シート１２４を透過した光における色度差を、拡散シート１２４が無着色の場合よりも小さくすることができる。よって、表示パネル１１０に表示される映像における色むらを、拡散シート１２４が無着色の場合よりも小さくすることができる。
【００４１】
以上のように着色した拡散シート１２４を透過した光における色度差が拡散シート１２４が無着色の場合よりも小さくなる理由は以下のとおりである。
【００４２】
すなわち、導光板１２２の吸収スペクトル内の光を選択的に透過するように拡散シート１２４が着色されているため、拡散シート１２４を透過した光のうち、導光板１２２の吸収スペクトル内の光の強度は、拡散シート１２４が無着色の場合と同様、端面１２２ａから遠ざかるに従って低下する。一方で、導光板１２２の吸収スペクトルに属さない光の透過率が光源１２１から遠ざかるに従って低下するように拡散シート１２４が着色されているため、拡散シート１２４を透過した光のうち、導光板１２２の吸収スペクトル外の光の強度も、端面１２２ａから遠ざかるに従って低下する。つまり、拡散シート１２４を上記のように着色することによって、導光板１２２の吸収スペクトル内の光の強度と導光板１２２の吸収スペクトル外の光の強度とが、端面１２２ａから遠ざかるに従って同様に低下する。このため、拡散シート１２４を透過した光における色度差は、拡散シート１２４が無着色の場合よりも小さくなる。
【００４３】
なお、導光板１２２の吸収スペクトル外の光の透過率をどの程度低下させるように拡散シート１２４を着色するかは、導光板１２２の材料や厚みなどを考慮したうえで、拡散シート１２４を透過した光における色度差を小さくするように、望ましくは最小化するように定めればよい。
【００４４】
この際、導光板１２２の吸収スペクトル外の光の透過率を、図４（ａ）に示したように、光源１２１から遠ざかるに従って滑らかに低下させるように着色してもよいし、図４（ｂ）に示したように、光源１２１から遠ざかるに従って段階的に（階段状に）低下させるように着色してもよい。
【００４５】
なお、図４（ａ）は、導光板１２２の吸収スペクトル外の光の透過率を、光源１２１からの距離に対して１次関数的に低下させる着色例を示しているが、これに限定されるものではない。すなわち、導光板１２２の吸収スペクトル外の光の透過率を、光源１２１からの距離に対して２次関数的、３次関数的、あるいは、もっと一般にｎ次関的に低下させるようにしてもよいし、光源１２１からの距離に対して指数関数的、あるいは、対数関数的に低下させるようにしてもよい。つまり、拡散シート１２４を透過した光における色度差を小さくすることができるものであれば、光源１２１からの距離に対する透過率の具体的な関数形を問わない。また、図４（ｂ）に示した、導光板１２２の吸収スペクトル外の光の透過率を、光源１２１から遠ざかるに従って段階的に低下させる場合についても同様である。
【００４６】
また、導光板１２２の吸収スペクトル内の光を選択的に透過するように拡散シート１２４を着色するためには、例えば、拡散シート１２４に導光板１２２の吸収スペクトル外の光を吸収する色素を含有させればよい。また、導光板１２２の吸収スペクトル外の光の透過率が端面１２２ａから遠ざかるに従って低くなるように拡散シート１２４を着色するためには、例えば、拡散シート１２４に含有させる色素の濃度を端面１２２ａから遠ざかるに従って濃くすればよい。換言すれば、導光板１２２が吸収する光の色と補色の関係にある色素を、端面１２２ａから遠ざかるに従って濃度が高くなるように、拡散シート１２４を含有させればよい。また、色素以外の顔料や染料などを用いてもよい。
【００４７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、端面から入射した光を上面より放射する導光板を備えたバックライト、及び、そのようなバックライトを備えた液晶表示装置に対して広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態を示すものであり、液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態を示すものであり、他の液晶表示装置の断面図である。
【図３】本発明の実施形態を示すものであり、バックライトの上面図である。
【図４】本発明の実施形態を示すものであり、導光板の吸収スペクトル外の光の透過率と光源からの距離との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１００          液晶表示装置
１１０              液晶パネル
１１１，１１２      基板
１２０          バックライト
１２１              光源
１２２              導光板
１２３              反射シート
１２４              拡散シート
１２５，１２６      レンズシート
【図１】
2010039221.tif 000003
【図２】
2010039221.tif 000004
【図３】
2010039221.tif 000005
【図４】
2010039221.tif 000006